一種消除數(shù)字式x光機圖像柵紋的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對數(shù)字式X光機采集的原始圖像進行處理的方法，尤其涉及到消 除原始圖像中柵紋的圖像算法，該算法用于機器的控制軟件中。
【背景技術(shù)】
[0002] 當前X光機正經(jīng)歷從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變，影像信息表達由膠片形式過渡到數(shù)字圖 像形式。老式的X光機，自X線管中發(fā)出的原發(fā)射線在進入人體組織后，會產(chǎn)生散射線。而 散射線呈隨機方向輻射，當其作用于人體之后的膠片時，會在膠片上形成灰霧，降低膠片的 清晰度和對比度。為了改善此種情況，需要在人體和膠片之間插入濾線柵，吸收散射線。
[0003] X光機進入數(shù)字時代，主要變化在于采集設(shè)備由感光膠片變?yōu)閿?shù)字探測器，記錄人 體影像信息的載體由膠片變?yōu)閿?shù)字圖像；但散射線仍然存在，也會在數(shù)字圖像上形成灰霧， 也即意味著仍需使用濾線柵吸收散射線。濾線柵分為高密柵和低密柵，高密柵吸收散射線 的能力強于低密柵，但是價格遠貴于低密柵。目前數(shù)字式X光機市場競爭激烈，廠家為降低 生產(chǎn)成本，會使用低密柵替代高密柵。雖然低密柵也能吸收散射線，但是會在數(shù)字圖像上留 下堅向條紋，影響圖像質(zhì)量和效果。本發(fā)明基于數(shù)字圖像處理技術(shù)，提出一種算法，能有效 去除低密柵帶來的堅向條紋。
[0004] 解決濾線柵偽影問題，一個簡單的圖像處理方法：兩次圖像采集得到的圖像相減。 第一次空拍，得到一張僅含有本底噪聲以及濾線柵柵影的圖像；第二次保持其他條件不便， 加拍攝對象正常拍攝，得到含有被拍攝對象、本底噪聲、以及濾線柵柵影的圖像。將這兩張 圖像相減，可部分消除柵影。這種方法不可避免的加速機器折舊，降低拍攝效率，故在實際 操作中并不使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 含有柵影的X射線數(shù)字圖像的成分構(gòu)成：
[0006] F (x, y) = G (x, y) +SI (x, y) +N(x, y)
[0007] F(x，y) :X射線數(shù)字圖像的數(shù)學表達
[0008] G(x，y):原發(fā)射線穿透人體后在數(shù)字圖像中的數(shù)學表達
[0009] Sl (X，y):濾線柵柵影在數(shù)字圖像中的數(shù)學表達
[0010] N(x，y):噪聲表達
[0011] 消除數(shù)字圖像中的堅條紋，也即低密柵產(chǎn)生的偽影，需對Sl(x，y)施行逆運算 Sl 1 (X，y)，且盡可能的對圖像中的其他成分降低影響。如下公式所示：
[0012] Fi (x,y) = F(x,y)*Sl '(χ,γ) = G(x,y)*Sl 1(x,y)+N(x,y)*Sl'(Xjy)jFi (x, y)為消除柵影后的圖像數(shù)字表達。
[0013] 通過大量的對帶有柵紋的人體圖像以及測試卡圖像的空間域分析與頻域分析，本 發(fā)明使用頻率濾波的方式消除柵紋。頻率濾波變換函數(shù)設(shè)計如下：
[0014]中m+n = 1，且為正實數(shù)，r為濾波 器級數(shù)，σ是標準偏差，D(u，v)
是（u，v)點距離頻率矩形原點的距離，D。是指定的非負數(shù) 值。
[0015] G(u，V) = H(u，v)*F(u，V)，其中F(u，V)是帶柵紋圖像的傅立葉變換，G(u，V)是 經(jīng)過濾波變換運算消除柵紋的頻率結(jié)果圖像。
[0016] 本發(fā)明主要配合低密柵使用，與單純的使用高密柵（不會留下柵影）相比，可以有 效的降低X光機的整機價格，提高產(chǎn)品競爭力。本發(fā)明提出的濾波函數(shù)可以有效的去除柵 紋，但從G(x，y)*Sl 1Ud)這個運算可以看出，對圖像的有用信息會產(chǎn)生影響；且因為在具 體的算法實現(xiàn)上，會進行正反傅立葉變換，會花費一定的時間。
【附圖說明】
[0017] 圖1真實人體圖像去柵前和去柵后的對比，左邊為去柵前，右邊為去柵后，所用圖 像為平板探測器獲得的原始圖像，未經(jīng)任何處理。
[0018] 圖2測試卡圖像去柵前和去柵后的對比，左邊為去柵前，右邊為去柵后，所用圖像 為平板探測器獲得的原始圖像，未經(jīng)任何處理。
[0019] 圖3算法執(zhí)行流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明的【具體實施方式】分為如下三個部分：
[0021] 第一部分：算法實現(xiàn)，因為無需圖形界面，且要求執(zhí)行效率高，故使用C語言開發(fā)， 最大限度利用語言優(yōu)勢，提高速度。在程序的編譯優(yōu)化選項上，選擇速度優(yōu)先，并簡化浮點 運算1?型，以求速度進一步提商。
[0022] 第二部分：算法實現(xiàn)以動態(tài)鏈接庫的形式表現(xiàn)，可通過開放的接口調(diào)用，接口設(shè)計 如下：
[0023] extern" C" _declspec(dllexport)int_stdcall GridLineRemoval(short*in, short*out， int imgffidth, int imgHeight， double scaleM， double scaleN， int classR， double sd，double DO);
[0024] 參數(shù)說明：
[0025] in :待處理圖像的內(nèi)存地址；out :處理后圖像存放的內(nèi)存地址
[0026] imgWidth :圖像的寬度，以像素為單位；imgHeight :圖像的高度，以像素為單位
[0027] sacIeM ：調(diào)節(jié)系數(shù)m; scaleN ：調(diào)節(jié)系數(shù)n; classR ：濾波階數(shù)
[0028] sd ： 標準偏差；DO : 距離常數(shù)
[0029] 使用說明：
[0030] 1)該版本去柵模塊僅支持14位灰度圖像（可根據(jù)客戶要求改變），圖像長寬不超 過 4096X4096
[0031] 2)去柵模塊須在對原始圖像做其他處理（如圖像增強）之前調(diào)用，也即需作為圖 像預(yù)處理步驟
[0032] 第三部分：使用VC編寫圖形界面調(diào)用算法構(gòu)成的動態(tài)鏈接庫，讀入圖像、處理、保 存并顯示圖像，驗證算法可靠性、效果、性能。
【主權(quán)項】
1. 一種數(shù)字式X光機消除柵影的圖像處理算法，解決使用低密柵在數(shù)字圖像中留下堅 條紋的問題，其特征是：在頻域內(nèi)，設(shè)計合適的濾波函數(shù)，通過對帶柵紋圖像施行濾波函數(shù) 去除因柵紋造成的高頻成分，從而達成去柵的目標。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式X光機去柵圖像算法，其特征是：先對圖像施行傅立 葉變換，在頻域內(nèi)使用濾波函數(shù)肖除圖像的高 頻成分，然后再反向傅立葉變換，獲得空間域內(nèi)消除柵紋的圖像。
【專利摘要】一種消除數(shù)字式X光機圖像柵紋的方法，應(yīng)用于數(shù)字式X光機的控制軟件中，與低密柵配合使用，對機器采集的帶有柵紋的圖像進行去柵處理。通過對帶柵紋圖像的空間域和頻域分析，使用傅立葉變換，分析圖像的頻率分布，找到頻率分布與空間域中的柵紋對應(yīng)關(guān)系，設(shè)計了新的頻域濾波函數(shù)，選用合適的算法參數(shù)，消除或最大限度削弱與柵紋相關(guān)的頻率，進而去除空間域中豎向的柵紋。
【IPC分類】G06T5/00
【公開號】CN105096260
【申請?zhí)枴緾N201410195507
【發(fā)明人】陳躍泉, 楊大剛
【申請人】陳躍泉, 楊大剛
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月12日